已知函数f(x)=lnx+ax2+bx(其中a,b)为常数且a≠0)在x=1处取得极值.
(I) 当a=1时,求f(x)的单调区间;
(II) 若f(x)在(0,e]上的最大值为1,求a的值.
(I)因为f(x)=lnx+ax2+bx所以f′(x)=+2ax+b,…(2分)
因为函数f(x)=lnx+ax2+bx在x=1处取得极值
f′(1)=1+2a+b=0…(3分)
当a=1时,b=-3,f′(x)=,
f′(x),f(x)随x的变化情况如下表:
x | (0,) | | (,1) | 1 | (1,+∞) |
f′(x) | + | 0 | - | 0 | + |
f(x) | 增 | 极大值 | 减 | 极小值 | 增 |
…(5分)
所以f(x)的单调递增区间为(0,),(1,+∞)
单调递减区间为(,1)…(6分)
(II)因为f′(x)=
令f′(x)=0,x1=1,x2=…(7分)
因为f(x)在 x=1处取得极值,所以x2=≠x1=1,
当<0时,f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,e]上单调递减
所以f(x)在区间(0,e]上的最大值为f(1),
令f(1)=1,解得a=-2…(9分)
当a>0,x2=>0
当<1时,f(x)在(0,)上单调递增,(,1)上单调递减,(1,e)上单调递增
所以最大值1可能在x=或x=e处取得
而f()=ln+a()2-(2a+1)=ln-<0
所以f(e)=lne+ae2-(2a+1)e=1,解得a=…(11分)
当1≤<e时,f(x)在区间(0,1)上单调递增,(1,)上单调递减,(,e)上单调递增
所以最大值1可能在x=1或x=e处取得
而f(1)=ln1+a-(2a+1)<0
所以f(e)=lne+ae2-(2a+1)e=1,
解得a=,与1<x2=<e矛盾…(12分)
当x2=≥e时,f(X)在区间(0,1)上单调递增,在(1,e)单调递减,
所以最大值1可能在x=1处取得,而f(1)=ln1+a-(2a+1)<0,矛盾
综上所述,a=或a=-2.…(13分)